1、1杂化轨道理论示范课教案（40 分钟）安徽大学化学化工学院 2010-11-03教学内容：无机化学(武汉大学编第三版，上册 )，第四章 第四节 共价键理论(4-2-2 杂化轨道理论)。教学目的：学生会运用杂化轨道理论解释并预测简单分子空间构型。教学方法：启发式讲授法。教学重点：1，使学生理解并掌握 sp3、sp 2、sp 三种杂化轨道。2，从共价键本质(电子云最大交盖) ，能量最低原理去解释共价键键角和分子空间构型。3，培养学生观察和思考习惯，训练学生将抽象理论用简单语言表述的能力。教学难点：1，突破价键理论(电子配对法) 的束缚，初步建立价电子离域概念，为分子轨道理论做铺垫。2，学会处理多原
2、子分子的中心原子价电子轨道杂化方式，解释不等性杂化分子(NH3， H2O)“偏离”sp 3 杂化的正常空间构型。教学步骤：一，组织教学 (0.5 分钟) (集中学生注意力，引入学习状态) ，宣布上课。二，复习旧知导入新课 (1.5 分钟)简略回顾上一节课内容(板书课题：共价键理论 )。接着提问：根据价键理论，原子间能形成共价键的基本条件是什么？带领学生回答并板书 (单个价电子；电子云最大交盖。板于黑板右上方)评价价键理论的成功 (阐述了共价键的本质，处理简单分子 H2，HCl 等很成功)之处，同时指出价键理论解释某些分子(CH 4)空间构型遇到困难 (板书 CH4 于黑板中右方) 。三，讲授内
3、容安排2 杂化轨道理论(课题)(1) sp3 杂化 (课题， 10 分钟)带领学生分析 C 原子结构；写出 C 原子电子排布式和轨道表示式 (板书于黑板左上方)；陈述 CH4 结构实验数据(键参数 )； 2引导学生提出激发概念，(2s 电子跃迁到 2p 轨道) ；提出 2s 和 2p 轨道混合思想，引出轨道杂化概念； (1 个 s 和 3 个 p杂化，概念类比： 1 斤标准面粉+3 斤富强面粉：“杂化面粉”)。杂化方式： sp3 轨化(板书)轨道形状：(徒手画 sp3 杂化轨道于黑板左方 )轨道总数：4 个 sp3 杂化轨道 (板书，强调：1 个 s，3 个 p，总轨道数守恒)空间分布：正四面
4、体 (为什么？能量最低原理，用手演示正四面体)(徒手画于黑板中右方与 CH4 对应)轨道夹角：10928(板书)带领学生画出 CH4 分子中 4 个共价 C-H 键(在轨道正四面体分布的徒手画上进行 )。(此时补上课题，板书：2 杂化轨道理论(1) sp3 杂化 )当堂练习(2 分钟)：请预测 CCl4 分子空间构型；如果 sp3 杂化的 C-C 连接是什么结构？ (金刚石结构)。(2) sp2 杂化 (8 分钟)讲述： sp3 杂化轨道理论很好地解释了 CH4 结构，如何预测 CH2CH2(板书)空间构型？带领学生写出 C 原子电子排布式和轨道表示式 (板书于黑板中左上方)；2s 电子激发到
5、 2p 轨道(板书于黑板中上方 )；1 个 s 和 2 个 p 轨道杂化(剩余 1 个 p 轨道未参与杂化，且该 p 轨道有 1 个电子)；杂化方式： sp2 杂化 (板书) 轨道形状：(徒手画 sp2 杂化轨道于黑板左方 )轨道总数：3 个 sp2 杂化轨道 (板书，1 个 s，2 个 p，剩余的 p 轨道垂直于 sp2 杂化平面)空间分布：平面正三角形 (为什么？能量最低原理，用手演示平面正三角形)(徒手画于黑板中右方与 CH2CH2 对应)轨道夹角：120(板书)带领学生画出 CH2CH2 空间结构( 用双手演示 C-C，C-H 单键，C-C 双键形成)当堂练习(2 分钟)：请预测 BC
6、l3 分子结构。如果 sp2 杂化的 C-C 连接是什么结果？ (石墨烯，2010 诺贝尔奖)。(3) sp 杂化 (6 分钟)请预测 CHCH(乙炔)分子结构(板书于黑板右上方)3(教师引领，要求学生写出 sp 杂化过程)写出 C 原子电子排布式和轨道表示式 (板书于黑板右上方)；2s 电子激发到 2p 轨道(板书于黑板右上方 ) 1 个 s 和 1 个 p 轨道杂化；(剩余 2 个 p 轨道未参与杂化， 这 2 个 p 轨道各有 1 个电子，且互相垂直)；杂化方式： sp 杂化 (板书) 轨道形状：(徒手画 sp 杂化轨道于黑板左方 )轨道总数：2 个 sp 杂化轨道 (板书，1 个 s，
7、1 个 p)空间分布：直线型 (为什么？能量最低原理，用手演示 )(徒手画于黑板右方与 CHCH 对应)轨道夹角：180(板书)带领学生画出 CHCH 空间结构( 用双手演示 C-C，C-H 单键，C-C 三键形成)当堂练习(2 分钟)：请预测 CO2 分子结构。(C: sp 杂化，补充低碳经济，CO 2 的利用)(4) 不等性 sp3 杂化 (6 分钟)请解释 NH3 为三角锥形，H 2O 为 V 型。( 分析步骤与前面 sp3 杂化相同)写出 N 原子电子排布式和轨道表示式；激发；杂化；杂化轨道正四面体分布；形成三个 N-H 键；( 强调：有 1 个杂化轨道上是 2 个电子，孤对电子，这种
8、杂化叫不等性 sp3杂化，板书课题) 。因孤对电子存在，压缩其他 3 个 N-H 键，使键角成 107.3，所以，NH 3 分子构型为三角锥形。类似地，O 原子 sp3 杂化；杂化轨道正四面体分布；有 2 个杂化轨道上都是 2 个电子，2 对孤对电子。因孤对电子存在，压缩其他 2 个 O-H 键，使键角成 104.5，所以，H2O 为 V 型分子。四，课堂内容小结 (1 分钟)(1) 理论是实验事实的归纳或总结，理论是不断发展的。(2) 杂化轨道是描述分子形成过程，孤立原子的轨道不发生杂化。(3) 仅当能级相近的原子轨道才可以发生杂化，且遵守轨道数和能量守恒。五，课后作业 (1 分钟)(1) 根据电子云最大交盖原理，预测 sp，sp 2，sp 3 杂化轨道成键能力大小顺序。(2) 预测 NH4+离子空间构型。
